顆粒分配裝置和方法
【專利摘要】在受控條件下分配顆粒，以實(shí)現(xiàn)顆粒的數(shù)量精確，此是通過(guò)將顆粒的懸浮液通過(guò)顆粒檢測(cè)設(shè)備獲得累積的顆粒數(shù)量，將累積的顆粒數(shù)量與目標(biāo)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，并且一旦顆粒計(jì)數(shù)達(dá)到目標(biāo)數(shù)值時(shí)關(guān)閉懸浮液流，所有的過(guò)程通過(guò)自動(dòng)工具完成。
【專利說(shuō)明】顆粒分配裝置和方法
[0001]相關(guān)文件的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年4月12日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/623，136號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用并入本文。

【背景技術(shù)】
[0003]在多種過(guò)程中需要以已知量分配顆粒。生物細(xì)胞為經(jīng)常需要以已知量進(jìn)行分配的顆粒實(shí)例。在生物微流控【技術(shù)領(lǐng)域】中，尤為顯著地是在質(zhì)量和能量傳輸研究中，并且尤其是在自動(dòng)化的微流控設(shè)備中，以及在細(xì)胞的形態(tài)學(xué)研究和長(zhǎng)期監(jiān)控中，準(zhǔn)確并且一致的分配生物細(xì)胞是重要的。當(dāng)前可用的分配設(shè)備典型地被設(shè)計(jì)成分配特定體積的液體(諸如細(xì)胞懸浮液)，但是在被分配的體積中，由于諸如細(xì)胞相互之間的粘附和細(xì)胞的分裂、凝集、凝結(jié)以及甚至突變的因素，細(xì)胞的數(shù)量常有變化。而且，當(dāng)將被分配的細(xì)胞數(shù)量較小(諸如小于100)時(shí)，液體測(cè)量分配方法在細(xì)胞計(jì)數(shù)方面是特別不可靠的。最廣泛使用的分配設(shè)備是排氣吸液管，其為由氣動(dòng)活塞操作的微量吸液管。這些設(shè)備傳送準(zhǔn)確量的小體積的液體懸浮液，但在被傳送的體積中，細(xì)胞的數(shù)量仍然是可變并且不確定的。其它的設(shè)備為采用機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行選擇并且輸送個(gè)體細(xì)胞的那些設(shè)備。一個(gè)實(shí)例是CSEM微流控技術(shù)的“CellBot”系統(tǒng)(瑞士，納沙奉爾(Newchatel))。該類型的系統(tǒng)需要對(duì)每個(gè)細(xì)胞進(jìn)行個(gè)體識(shí)別和傳輸。還有其它的設(shè)備分配已知量的微滴。一個(gè)實(shí)例是帝肯(Tecan)系統(tǒng)有限公司(美國(guó)加利福尼亞州圣何塞市)的JP D300數(shù)字分配儀。然而，該類型的系統(tǒng)不控制實(shí)際的細(xì)胞計(jì)數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明涉及用于精確并且有效地分配顆粒懸浮液中的選定數(shù)量的顆粒(例如，一個(gè)或多個(gè))的方法和裝置，該分配過(guò)程通過(guò)使顆粒經(jīng)由顆粒計(jì)數(shù)器進(jìn)入收集容器內(nèi)并且一旦計(jì)數(shù)器檢測(cè)到已通過(guò)選定數(shù)量的顆粒，則采用自動(dòng)化操作來(lái)中止顆粒通入容器內(nèi)而實(shí)現(xiàn)，選定數(shù)量在本文中也被稱為“目標(biāo)數(shù)量”。顆粒計(jì)數(shù)器為顆粒檢測(cè)設(shè)備，當(dāng)顆粒通過(guò)檢測(cè)區(qū)域時(shí)顆粒計(jì)數(shù)器進(jìn)行檢測(cè)，并且自動(dòng)控制器累積地記錄被檢測(cè)的顆粒數(shù)量，將該數(shù)量與目標(biāo)數(shù)量進(jìn)行對(duì)比，并且一旦達(dá)到目標(biāo)數(shù)量，則停止液流進(jìn)入收集容器內(nèi)，從而使容器包含目標(biāo)數(shù)量的顆粒。所述方法也可以包括選定目標(biāo)數(shù)量并且將所述數(shù)量編程到控制器內(nèi)。用于執(zhí)行該過(guò)程的裝置包括:顆粒檢測(cè)設(shè)備；泵或其它傳輸設(shè)備或裝置，用于將顆粒懸浮液從源容器傳輸通過(guò)顆粒檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)區(qū)域并且進(jìn)入收集容器內(nèi)；關(guān)閉設(shè)備，用于通過(guò)可由遠(yuǎn)程產(chǎn)生的信號(hào)操作來(lái)關(guān)閉到達(dá)泵或離開(kāi)泵的流或者進(jìn)入收集容器內(nèi)的流；以及控制器，用以記錄所檢測(cè)的顆粒數(shù)量、將所述數(shù)量與目標(biāo)數(shù)量進(jìn)行對(duì)比并且將信號(hào)發(fā)送至關(guān)閉設(shè)備。本發(fā)明不需要并且優(yōu)選地不包括測(cè)量或者檢測(cè)與顆粒一起被分配的懸浮液的體積。處于本發(fā)明范圍內(nèi)的裝置和方法的某些實(shí)例包括諸如稀釋劑容器和管道等附加特征，以在沿著從懸浮液源至收集容器的流路的多個(gè)點(diǎn)中的任一點(diǎn)處執(zhí)行懸浮液的稀釋，并且在一些情況下，包括兩個(gè)或多個(gè)顆粒計(jì)數(shù)器，以提供多個(gè)計(jì)數(shù)，以便驗(yàn)證或證實(shí)。
[0005]在一些實(shí)施例中，提供了一種用于從顆粒懸浮液源中將目標(biāo)數(shù)量的顆粒分配至收集容器內(nèi)的裝置。在一些實(shí)施例中，所述裝置包括:
[0006]顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備具有檢測(cè)區(qū)域并且檢測(cè)穿過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域的顆粒;
[0007]傳輸設(shè)備，所述傳輸設(shè)備用于將所述懸浮液從所述源傳輸通過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域并且進(jìn)入所述收集容器內(nèi)；以及
[0008]控制器，所述控制器用于對(duì)通過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域的顆粒進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，并且從而獲得如此檢測(cè)的顆粒的累積數(shù)量，用于將所述累積數(shù)量與所述目標(biāo)數(shù)量進(jìn)行對(duì)比，并且用于當(dāng)所述累積數(shù)量等于所述目標(biāo)數(shù)量時(shí)產(chǎn)生信號(hào)；以及
[0009]關(guān)閉設(shè)備，所述關(guān)閉設(shè)備用于當(dāng)收到所述信號(hào)時(shí)中斷所述懸浮液的流進(jìn)入所述收集容器內(nèi)。
[0010]在一些實(shí)施例中，所述傳輸設(shè)備為具有活塞的注射器泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于中止所述活塞運(yùn)動(dòng)的部件。在一些實(shí)施例中，所述傳輸設(shè)備為由電源驅(qū)動(dòng)的壓電隔膜泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于關(guān)停所述電源的部件。在一些實(shí)施例中，所述傳輸設(shè)備為壓力泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括位于所述泵的吸入側(cè)或排放側(cè)上的電磁閥。在一些實(shí)施例中，所述傳輸設(shè)備為由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的蠕動(dòng)泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于關(guān)停所述馬達(dá)的部件。在一些實(shí)施例中，所述傳輸設(shè)備為由電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的電泳泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于除去所述電場(chǎng)的部件。在一些實(shí)施例中，所述傳輸設(shè)備為由電源驅(qū)動(dòng)的表面聲波泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于關(guān)停所述電源的部件。在一些實(shí)施例中，所述傳輸設(shè)備是被布置成從所述源抽取所述懸浮液并且將所述懸浮液排放到所述顆粒檢測(cè)設(shè)備內(nèi)的泵。在一些實(shí)施例中，所述傳輸設(shè)備是被布置成從所述源抽取所述懸浮液通過(guò)所述顆粒檢測(cè)設(shè)備的泵。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為庫(kù)爾特原理設(shè)備，該設(shè)備檢測(cè)當(dāng)顆粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)所引起的該電場(chǎng)中的擾動(dòng)。在一些實(shí)施例中，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為流式細(xì)胞計(jì)。在一些實(shí)施例中，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為光學(xué)相機(jī)。在一些實(shí)施例中，所述控制器為微型控制器或印刷電路板。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述裝置還包括用于采用稀釋液在所述收集容器的上游稀釋所述懸浮液的設(shè)備。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備被限定為第一顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述檢測(cè)區(qū)域被限定為第一檢測(cè)區(qū)域，并且所述信號(hào)被限定為第一信號(hào)，所述裝置還包括:第二顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述第二顆粒檢測(cè)設(shè)備具有被設(shè)置成接收從所述第一顆粒檢測(cè)設(shè)備出現(xiàn)的所述懸浮液的第二顆粒檢測(cè)區(qū)域；第二控制器，所述第二控制器用于將通過(guò)所述第二檢測(cè)區(qū)域的顆粒進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)，并且從而獲得如此檢測(cè)的顆粒的確切的累積數(shù)量，用于將所述確切的累積數(shù)量與所述目標(biāo)數(shù)量進(jìn)行對(duì)比，并且用于當(dāng)所述確切的累積數(shù)量等于所述目標(biāo)數(shù)量時(shí)產(chǎn)生第二信號(hào)；以及第二設(shè)備，所述第二設(shè)備用于采用稀釋液在所述第一顆粒檢測(cè)區(qū)域的上游稀釋所述懸浮液，并且用于采用所述稀釋液在所述第一顆粒檢測(cè)區(qū)域和所述第二顆粒檢測(cè)區(qū)域之間進(jìn)一步稀釋所述懸浮液；并且其中，所述關(guān)閉設(shè)備由所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
[0014]也提供了一種用于從懸浮液體中的顆粒懸浮液將目標(biāo)數(shù)量的顆粒分配至收集容器內(nèi)的方法。在一些實(shí)施例中，所述方法包括:
[0015](a)將所述懸浮液通過(guò)顆粒檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)區(qū)域，并且當(dāng)所述顆粒通過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域時(shí)檢測(cè)所述顆粒，
[0016](b)由控制器累積地記錄如此檢測(cè)的顆粒數(shù)量，并且將如此記錄的累積數(shù)量與所述目標(biāo)數(shù)量進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)將所有如此檢測(cè)的顆粒收集在所述收集容器內(nèi)，并且
[0017](c)當(dāng)所述累積數(shù)量等于所述目標(biāo)數(shù)量時(shí)，由所述控制器中斷所述懸浮液的流進(jìn)入所述收集容器內(nèi)，從而將所述收集容器中的所述顆粒限制到所述目標(biāo)數(shù)量。
[0018]在一些實(shí)施例中，步驟(a)包括由注射器泵通過(guò)所述注射器泵中的活塞運(yùn)動(dòng)來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟(c)包括通過(guò)中止所述活塞的運(yùn)動(dòng)而中斷所述流。在一些實(shí)施例中，步驟(a)包括通過(guò)由電源驅(qū)動(dòng)的壓電隔膜泵泵送所述懸浮液，并且步驟(c)包括通過(guò)關(guān)停所述電源而中斷所述流。在一些實(shí)施例中，步驟(a)包括由壓力泵泵送所述懸浮液，并且步驟(c)包括通過(guò)關(guān)閉所述泵的吸入側(cè)或排放側(cè)上的電磁閥而中斷所述流。在一些實(shí)施例中，步驟(a)包括通過(guò)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的蠕動(dòng)泵來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟(c)包括通過(guò)關(guān)停所述馬達(dá)而中斷所述流。在一些實(shí)施例中，步驟(a)包括通過(guò)由電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的電泳泵來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟(c)包括通過(guò)移除所述電場(chǎng)而中斷所述流。在一些實(shí)施例中，步驟(a)包括通過(guò)由電源驅(qū)動(dòng)的表面聲波泵來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟(c)包括通過(guò)關(guān)停所述電源而中斷所述流。在一些實(shí)施例中，步驟(a)包括由泵從源容器泵送所述懸浮液，所述泵被布置成從所述源容器抽取所述懸浮液并且將所述懸浮液排放到所述顆粒檢測(cè)設(shè)備內(nèi)。在一些實(shí)施例中，步驟(a)包括由泵從源容器泵送所述懸浮液通過(guò)所述顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述泵被設(shè)置成從所述源容器抽取所述懸浮液通過(guò)所述顆粒檢測(cè)設(shè)備。
[0019]在一些實(shí)施例中，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為庫(kù)爾特原理設(shè)備，該設(shè)備檢測(cè)當(dāng)顆粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)所引起的該電場(chǎng)中的擾動(dòng)。在一些實(shí)施例中，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為流式細(xì)胞計(jì)，并且步驟(b)包括采用光電倍增管檢測(cè)所述顆粒。在一些實(shí)施例中，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為數(shù)字光學(xué)相機(jī)，并且步驟(b)包括采用CCD或CMOS來(lái)檢測(cè)所述顆粒。
[0020]在一些實(shí)施例中，所述控制器為微型控制器或印刷電路板。
[0021]在一些實(shí)施例中，所述方法還包括在將所述顆粒收集到所述收集容器內(nèi)之前采用稀釋液稀釋所述懸浮液。在一些實(shí)施例中，通過(guò)連續(xù)地將所述稀釋液供給到所述檢測(cè)區(qū)域下游的所述懸浮液中而實(shí)現(xiàn)稀釋所述懸浮液的步驟。在一些實(shí)施例中，所述方法還包括在將所述懸浮液通過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域之前采用稀釋液稀釋所述懸浮液。
[0022]在一些實(shí)施例中，所述檢測(cè)區(qū)域被限定為第一檢測(cè)區(qū)域，并且所述顆粒檢測(cè)設(shè)備被限定為第一顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述方法還包括:
[0023](a,)使從所述第一檢測(cè)區(qū)域出現(xiàn)的所述懸浮液穿過(guò)第二顆粒檢測(cè)設(shè)備的第二檢測(cè)區(qū)域，并且在將所述顆粒收集到所述收集容器內(nèi)之前，當(dāng)顆粒通過(guò)所述第二檢測(cè)區(qū)域時(shí)，檢測(cè)所述顆粒，
[0024](a")在將所述懸浮液穿過(guò)所述第一檢測(cè)區(qū)域之前，采用稀釋液來(lái)稀釋所述懸浮液，以及
[0025](a"，)采用所述稀釋液在所述第一檢測(cè)區(qū)域和所述第二檢測(cè)區(qū)域之間進(jìn)一步稀釋所述懸浮液，
[0026]并且其中步驟(b)包括由所述控制器累積地記錄由所述第二顆粒檢測(cè)設(shè)備所檢測(cè)到的顆粒數(shù)量。
[0027]通過(guò)下面的描述，本發(fā)明更進(jìn)一步的特征、優(yōu)勢(shì)、目的和實(shí)施例將會(huì)是顯而易見(jiàn)的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為根據(jù)本發(fā)明的顆粒分配裝置和方法的一個(gè)實(shí)例的示意圖。
[0029]圖2為處于本發(fā)明范圍內(nèi)的第二實(shí)例的示意圖。
[0030]圖3為處于本發(fā)明范圍內(nèi)的第三實(shí)例的示意圖。
[0031]圖4為處于本發(fā)明范圍內(nèi)的第四實(shí)例的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]在實(shí)施本發(fā)明時(shí)可以采用多種顆粒檢測(cè)和計(jì)數(shù)設(shè)備。一個(gè)實(shí)例是采用庫(kù)爾特原理的設(shè)備，其中，在孔的相對(duì)側(cè)上的電極之間建立電場(chǎng)，并且測(cè)量電極之間的電流。當(dāng)顆粒通過(guò)孔時(shí)，由于顆粒相對(duì)于懸浮液體的相當(dāng)?shù)偷碾妼?dǎo)率，電流降低。在1953年10月20日授予庫(kù)爾特的美國(guó)專利第2，656，508號(hào)和在2008年7月8日授予Hu等人的美國(guó)專利第7，397，232B2號(hào)中能找到對(duì)采用庫(kù)爾特原理的設(shè)備的描述。顆粒檢測(cè)和計(jì)數(shù)設(shè)備的其它實(shí)例是流式細(xì)胞計(jì)和光學(xué)相機(jī)。用于這些設(shè)備的檢測(cè)部件的實(shí)例是電容傳感器、光電倍增管、CCD(電荷耦合設(shè)備)、尤其是線性CCD、CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)和光電二極管。具有光電倍增管的流式細(xì)胞計(jì)和具有CCD、尤其是線性CCD、CM0S或者任何其它光學(xué)傳感器的數(shù)字光學(xué)相機(jī)，是集成式檢測(cè)和計(jì)數(shù)設(shè)備的特定實(shí)例。
[0033]在本發(fā)明的實(shí)踐中，懸浮液能夠由多種方法通過(guò)顆粒探測(cè)器或者計(jì)數(shù)器?？梢岳弥亓α鲃?dòng)，盡管通過(guò)使用泵通常能夠獲得對(duì)流速的更大控制。適當(dāng)?shù)谋脤?shí)例是注射器泵、壓電隔膜泵、壓力泵、電泳泵和表面聲波泵。用于通過(guò)遠(yuǎn)程信號(hào)而中止流動(dòng)的機(jī)構(gòu)會(huì)隨著傳輸機(jī)構(gòu)的類型而改變。重力流動(dòng)可以被馬達(dá)閥或電磁閥停止。對(duì)于注射器泵，活塞能夠被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且信號(hào)可以關(guān)停馬達(dá)，并且從而中止活塞的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)關(guān)停或斷開(kāi)電源能夠使由電源控制的壓電隔膜泵停止。通過(guò)關(guān)停用以驅(qū)動(dòng)泵的可動(dòng)部分的馬達(dá)能夠使蠕動(dòng)泵停止。通過(guò)關(guān)閉泵的吸入側(cè)或排放側(cè)上的閥能夠使壓力泵停止。實(shí)際上，切斷閥可以被用在任何泵上，并且遠(yuǎn)程控制的切斷閥的實(shí)例是電磁閥和氣動(dòng)閥。電泳泵可有效地移動(dòng)帶電顆粒并且通過(guò)施加電場(chǎng)到懸浮液上而操作。通過(guò)簡(jiǎn)單地?cái)嚅_(kāi)提供電場(chǎng)的電源可以停止電泳泵。通過(guò)關(guān)閉產(chǎn)生波的電源可以停止表面聲波泵。其它實(shí)例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。通過(guò)將流從收集容器轉(zhuǎn)到單獨(dú)的容器或廢料也能夠?qū)崿F(xiàn)停止流入收集容器。這種轉(zhuǎn)送能夠通過(guò)常規(guī)的旋轉(zhuǎn)閥實(shí)現(xiàn)。
[0034]當(dāng)使用泵時(shí)，泵相對(duì)于系統(tǒng)的其它部件(包括用于顆粒懸浮液的源容器、顆粒探測(cè)器和收集容器)的位置可以改變。在某些實(shí)施例中，泵被定位在懸浮液源容器和顆粒探測(cè)器之間。在該位置，泵從源容器抽取懸浮液并迫使懸浮液從泵的排放側(cè)通過(guò)顆粒探測(cè)器，而且從顆粒探測(cè)器處進(jìn)入收集容器內(nèi)。在其它的實(shí)施例中，源容器和顆粒探測(cè)器均被定位在泵的吸入側(cè)上，并且泵從而經(jīng)由顆粒探測(cè)器抽取懸浮液。收集容器可以存在于泵的排放側(cè)上，或者如果泵從液位上方抽取空氣，則可以存在于吸入側(cè)上。
[0035]通過(guò)停用泵、關(guān)閉或轉(zhuǎn)動(dòng)閥或者通過(guò)一般地停止流進(jìn)入收集容器或者從收集容器將流轉(zhuǎn)向從而終止收集顆粒的信號(hào)可以是電信號(hào)、氣動(dòng)信號(hào)、電磁信號(hào)、光信號(hào)或者任何其它常規(guī)信號(hào)，這些信號(hào)能夠由自動(dòng)裝置產(chǎn)生并且被傳輸?shù)接靡越K止收集操作的部件，而不論該部件為用以驅(qū)動(dòng)泵的馬達(dá)、泵的任一側(cè)上的閥或通向收集容器的閥，或者任何其它的此類部件。
[0036]可以通過(guò)常規(guī)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)地將顆粒進(jìn)行計(jì)數(shù)、將顆粒數(shù)量與目標(biāo)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比以及將信號(hào)傳送至系統(tǒng)中的適當(dāng)位置以停止流或使流轉(zhuǎn)向，所述常規(guī)裝置的實(shí)例為微型控制器、印刷電路板和計(jì)算機(jī)控制臺(tái)。如上指出的，可編程的設(shè)備，尤其是允許用戶設(shè)定目標(biāo)數(shù)量的設(shè)備，是特別有用的?？删幊痰奈⑿涂刂破鞯膶?shí)例是通常具有內(nèi)部可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPR0M)或電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPR0M)和可編程界面控制器的那些控制器。
[0037]在計(jì)數(shù)階段、收集階段或者計(jì)數(shù)階段和收集階段期間稀釋顆粒懸浮液在許多情況下可以是有用的。稀釋操作可便于計(jì)數(shù)或分配非常小數(shù)量的顆粒，并且一旦顆粒已被分配，在使用顆粒時(shí)也可以是有價(jià)值的?？赏ㄟ^(guò)將稀釋液體泵送到流動(dòng)的懸浮液中而實(shí)現(xiàn)稀釋。稀釋劑可以是可與起始懸浮物的懸浮液體兼容并能夠混溶并且不會(huì)損壞顆粒的任何液體。稀釋劑因此可以與懸浮液體相同或相似，但也可以含有諸如抗凝劑等增強(qiáng)分配功能的添加齊U，或者在分配后顆粒將被暴露于其中的過(guò)程中是有用的添加劑，例如諸如用于細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程的營(yíng)養(yǎng)物。稀釋劑的引入可以被用在如上提到的包括多個(gè)顆粒計(jì)數(shù)器的系統(tǒng)中，以允許在未稀釋的和稀釋過(guò)的懸浮液上或在稀釋的不同階段執(zhí)行計(jì)數(shù)。
[0038]能夠通過(guò)本發(fā)明的裝置和方法分配的一個(gè)或多個(gè)顆粒包括合成材料的固體顆粒(諸如微珠)、懸浮在液體中的液體微滴(所述微滴在該液體中是不能混溶的)以及生物體(諸如泡囊、細(xì)胞器、脂質(zhì)體和活細(xì)胞)。
[0039]圖1呈現(xiàn)出了根據(jù)本發(fā)明的顆粒分配裝置的一個(gè)實(shí)例。注射器泵11用于將細(xì)胞懸浮液移動(dòng)通過(guò)該裝置。注射器的圓筒12用作懸浮液的源容器，并且注射器活塞13被馬達(dá)14驅(qū)動(dòng)以移動(dòng)懸浮液。當(dāng)離開(kāi)注射器圓筒12時(shí)，懸浮液穿過(guò)顆粒探測(cè)器15，該顆粒探測(cè)器15基于庫(kù)爾特原理進(jìn)行工作，從而對(duì)通過(guò)該探測(cè)器內(nèi)顆粒檢測(cè)區(qū)域16的細(xì)胞進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)細(xì)胞被計(jì)數(shù)時(shí)，它們被收集在收集容器17內(nèi)。該收集容器17可以是陪替氏培養(yǎng)皿、微型試管，或者任何這樣的容器，即，在該容器中，要執(zhí)行涉及準(zhǔn)確數(shù)量的細(xì)胞的操作。控制器18從顆粒探測(cè)器接收代表細(xì)胞計(jì)數(shù)的數(shù)值，將該計(jì)數(shù)與目標(biāo)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，并且一旦達(dá)到目標(biāo)數(shù)值時(shí)，便控制注射器馬達(dá)14以停止懸浮液的流動(dòng)。
[0040]圖2呈現(xiàn)出包括懸浮液的稀釋的第二實(shí)例。在該實(shí)例中，懸浮液源為一個(gè)敞開(kāi)容器21，泵22從中抽取懸浮液。顆粒計(jì)數(shù)器23位于泵的排放側(cè)上并且通過(guò)電磁閥24與泵分開(kāi)。基于與圖1中使用的相同原理來(lái)檢測(cè)顆粒檢測(cè)區(qū)域25中的細(xì)胞。顆粒檢測(cè)區(qū)域25的下游為混合區(qū)域26，在此處，自顆粒檢測(cè)區(qū)域25出現(xiàn)的懸浮液與由獨(dú)立泵27從稀釋液容器28中提供的稀釋液混合?？刂破?9基于來(lái)自顆粒計(jì)數(shù)器的信號(hào)來(lái)控制電磁閥24，并且包含已知精確數(shù)量的細(xì)胞的稀釋過(guò)的細(xì)胞懸浮液被收集容器30接收。
[0041]圖3舉例說(shuō)明了一種具有兩個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的裝置和懸浮液的兩個(gè)稀釋過(guò)程，但其利用了與圖2的裝置相同的原理。在該實(shí)例中，顆粒檢測(cè)設(shè)備31具有三個(gè)內(nèi)部通道——用于未被稀釋的懸浮液32的一個(gè)通道和用于稀釋劑的兩個(gè)通道33、34。顆粒懸浮液通道32由懸浮液源容器36供給并且由泵37驅(qū)動(dòng)，而稀釋劑通道33、34由單獨(dú)的泵38、39從單個(gè)稀釋劑源容器40中吸液而供給。顆粒檢測(cè)設(shè)備31包括兩個(gè)顆粒檢測(cè)區(qū)域41、42，每一個(gè)區(qū)域都裝有一對(duì)分離的電極，其利用庫(kù)爾特原理檢測(cè)細(xì)胞并且將獨(dú)立的信號(hào)發(fā)送至控制器43。第一稀釋劑通道33在第一顆粒檢測(cè)區(qū)域41的緊下游提供稀釋劑，而第二稀釋劑通道34在第二顆粒檢測(cè)區(qū)域42的下游進(jìn)一步提供稀釋劑。控制器43將兩個(gè)信號(hào)與目標(biāo)計(jì)數(shù)進(jìn)行對(duì)t匕，并且發(fā)送控制信號(hào)至懸浮液泵37。具有已知精確數(shù)量的顆粒的二次稀釋過(guò)的顆粒懸浮液被分配到收集容器44內(nèi)。
[0042]圖4示出了第四實(shí)例。在該實(shí)例中，顆粒檢測(cè)設(shè)備51位于泵52的進(jìn)口或吸入側(cè)上，并且泵通過(guò)向部件施加真空而從懸浮液源容器53抽取顆粒懸浮液通過(guò)顆粒檢測(cè)區(qū)域54。顆粒檢測(cè)設(shè)備51中的內(nèi)部空腔55用作收集容器。一旦具有所計(jì)數(shù)目的顆粒的懸浮液量已進(jìn)入內(nèi)部空腔55，則其能夠由該相同的泵分配到另一個(gè)收集容器。
[0043]在所附權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“一個(gè)”意指“一個(gè)或多個(gè)”。當(dāng)之前敘述步驟或元件時(shí)，術(shù)語(yǔ)“包括”及其如“包含”等變形意指添加另外的步驟或元件是可選的并且不被排除在外。在本說(shuō)明書(shū)中引用的所有專利、專利申請(qǐng)以及其它已公開(kāi)的參考資料的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用的方式并入本文中。本文中引用的任何參考資料或任何通常的現(xiàn)有技術(shù)與本說(shuō)明書(shū)的明確教導(dǎo)之間存在的任何偏差意圖以有利于本說(shuō)明書(shū)中的教導(dǎo)的方式解決。這包括單詞或短語(yǔ)在本領(lǐng)域中的理解定義和在該說(shuō)明書(shū)中明確地提供的同一單詞或短語(yǔ)的定義之間的任何偏差。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從顆粒懸浮液源中將目標(biāo)數(shù)量的顆粒分配到收集容器內(nèi)的裝置，所述裝置包括: 顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備具有檢測(cè)區(qū)域并且檢測(cè)穿過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域的顆粒； 傳輸設(shè)備，所述傳輸設(shè)備用于從所述源將所述懸浮液傳輸通過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域并且進(jìn)入所述收集容器內(nèi)；以及 控制器，所述控制器用于將通過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域的顆粒進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)并且從而獲得所檢測(cè)的顆粒的累積數(shù)量，用于將所述累積數(shù)量與所述目標(biāo)數(shù)量進(jìn)行對(duì)比，并且用于當(dāng)所述累積數(shù)量等于所述目標(biāo)數(shù)量時(shí)產(chǎn)生信號(hào)；以及 關(guān)閉設(shè)備，所述關(guān)閉設(shè)備用于當(dāng)收到所述信號(hào)時(shí)中斷所述懸浮液的流進(jìn)入所述收集容器內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳輸設(shè)備為帶活塞的注射器泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于中止所述活塞的運(yùn)動(dòng)的部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳輸設(shè)備為由電源驅(qū)動(dòng)的壓電隔膜泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于關(guān)停所述電源的部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳輸設(shè)備為壓力泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括位于所述泵的吸入側(cè)或排放側(cè)上的電磁閥；或者 其中，所述傳輸設(shè)備為由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的蠕動(dòng)泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于關(guān)停所述馬達(dá)的部件；或者 其中，所述傳輸設(shè)備為由電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的電泳泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于除去所述電場(chǎng)的部件；或者 其中，所述傳輸設(shè)備為由電源驅(qū)動(dòng)的表面聲波泵，并且所述關(guān)閉設(shè)備包括用于關(guān)停所述電源的部件；或者 其中，所述傳輸設(shè)備為被布置成從所述源抽取所述懸浮液并且將所述懸浮液排放到所述顆粒檢測(cè)設(shè)備內(nèi)的泵；或者 其中，所述傳輸設(shè)備為被布置成從所述源抽取所述懸浮液通過(guò)所述顆粒檢測(cè)設(shè)備的栗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為庫(kù)爾特原理設(shè)備，所述設(shè)備檢測(cè)當(dāng)顆粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)所引起的所述電場(chǎng)中的擾動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為流式細(xì)胞計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為光學(xué)相機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制器為微型控制器或印刷電路板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括用于采用稀釋液在所述收集容器的上游稀釋所述懸浮液的設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備被限定為第一顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述檢測(cè)區(qū)域被限定為第一檢測(cè)區(qū)域，并且所述信號(hào)被限定為第一信號(hào)，所述裝置還包括: 第二顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述第二顆粒檢測(cè)設(shè)備具有被布置成接收從所述第一顆粒檢測(cè)設(shè)備出現(xiàn)的所述懸浮液的第二顆粒檢測(cè)區(qū)域； 第二控制器，所述第二控制器用于將通過(guò)所述第二檢測(cè)區(qū)域的顆粒進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)并且從而獲得所檢測(cè)的顆粒的確切的累積數(shù)量，用于將所述確切的累積數(shù)量與所述目標(biāo)數(shù)量進(jìn)行對(duì)比，并且用于當(dāng)所述確切的累積數(shù)量等于所述目標(biāo)數(shù)量時(shí)產(chǎn)生第二信號(hào)；以及 第二設(shè)備，所述第二設(shè)備用于采用稀釋液在所述第一顆粒檢測(cè)區(qū)域的上游稀釋所述懸浮液，并且用于采用所述稀釋液在所述第一顆粒檢測(cè)區(qū)域和所述第二顆粒檢測(cè)區(qū)域之間進(jìn)一步稀釋所述懸浮液； 并且其中，所述關(guān)閉設(shè)備由所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
11.一種用于從懸浮液體中的顆粒懸浮液將目標(biāo)數(shù)量的顆粒分配到收集容器內(nèi)的方法，所述方法包括: (^)將所述懸浮液穿過(guò)顆粒檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)區(qū)域，并且當(dāng)所述顆粒通過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域時(shí)檢測(cè)所述顆粒， (^)由控制器累積地記錄所檢測(cè)到的顆粒的數(shù)量，并且將所記錄的累積數(shù)量與所述目標(biāo)數(shù)量進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)將所有所檢測(cè)到的顆粒收集到所述收集容器內(nèi)，并且 (0)當(dāng)所述累積數(shù)量等于所述目標(biāo)數(shù)量時(shí)，通過(guò)所述控制器中斷所述懸浮液的流進(jìn)入所述收集容器內(nèi)，從而將所述收集容器內(nèi)的所述顆粒限制到所述目標(biāo)數(shù)量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，步驟仏)包括由注射器泵通過(guò)所述注射器泵中的活塞運(yùn)動(dòng)來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟化)包括通過(guò)中止所述活塞的運(yùn)動(dòng)而中斷所述流；或者 其中步驟仏)包括通過(guò)由電源驅(qū)動(dòng)的壓電隔膜泵來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟化)包括通過(guò)關(guān)停所述電源而中斷所述流； 或者其中步驟仏)包括由壓力泵來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟化)包括通過(guò)關(guān)閉所述泵的吸入側(cè)或排放側(cè)上的電磁閥而中斷所述流； 或者其中步驟仏)包括通過(guò)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的蠕動(dòng)泵來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟化)包括通過(guò)關(guān)停所述馬達(dá)而中斷所述流； 或者其中步驟仏)包括通過(guò)由電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的電泳泵來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟化)包括通過(guò)除去所述電場(chǎng)而中斷所述流； 或者其中步驟仏)包括通過(guò)由電源驅(qū)動(dòng)的表面聲波泵來(lái)泵送所述懸浮液，并且步驟(0)包括通過(guò)關(guān)停所述電源而中斷所述流； 或者其中步驟仏)包括由泵從源容器中泵送所述懸浮液，所述泵被布置成從所述源容器抽取所述懸浮液并且將所述懸浮液排放到所述顆粒檢測(cè)設(shè)備內(nèi)； 或者其中步驟仏)包括由泵從源容器中泵送所述懸浮液通過(guò)所述顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述泵被布置成從所述源容器抽取所述懸浮液通過(guò)所述顆粒檢測(cè)設(shè)備。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為庫(kù)爾特原理設(shè)備，所述設(shè)備檢測(cè)當(dāng)顆粒進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)所引起的所述電場(chǎng)中的擾動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為流式細(xì)胞計(jì)，并且步驟03)包括采用光電倍增管檢測(cè)所述顆粒。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述顆粒檢測(cè)設(shè)備為數(shù)字光學(xué)相機(jī)，并且步驟03)包括采用電荷耦合設(shè)備或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體來(lái)檢測(cè)所述顆粒。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制器為微型控制器或者印刷電路板。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在將所述顆粒收集到所述收集容器內(nèi)之前采用稀釋液稀釋所述懸浮液。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述稀釋所述懸浮液的步驟通過(guò)連續(xù)地將所述稀釋液供給到所述檢測(cè)區(qū)域下游的所述懸浮液內(nèi)而實(shí)現(xiàn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在所述懸浮液穿過(guò)所述檢測(cè)區(qū)域之前采用稀釋液來(lái)稀釋所述懸浮液。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述檢測(cè)區(qū)域被限定為第一檢測(cè)區(qū)域，并且所述顆粒檢測(cè)設(shè)備被限定為第一顆粒檢測(cè)設(shè)備，所述方法還包括:
)將從所述第一檢測(cè)區(qū)域出現(xiàn)的所述懸浮液穿過(guò)第二顆粒檢測(cè)設(shè)備的第二檢測(cè)區(qū)域，并且在將所述顆粒收集到所述收集容器內(nèi)之前，當(dāng)所述顆粒通過(guò)所述第二檢測(cè)區(qū)域時(shí)檢測(cè)所述顆粒，
)在將所述懸浮液穿過(guò)所述第一檢測(cè)區(qū)域之前，采用稀釋液稀釋所述懸浮液，并且
丨)采用所述稀釋液在所述第一檢測(cè)區(qū)域和所述第二檢測(cè)區(qū)域之間進(jìn)一步稀釋所述懸浮液， 并且其中步驟03)包括通過(guò)所述控制器累積地記錄由所述第二顆粒檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)的顆粒數(shù)量。
【文檔編號(hào)】G01N15/12GK104321634SQ201380019506
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月12日
【發(fā)明者】郭錕, P·J·帕特 申請(qǐng)人:生物輻射實(shí)驗(yàn)室股份有限公司